Stabil Casimir -jämvikt möjliggörs av ett beläggningsskikt med lågt brytningsindex. (A) Genom att belägga ett tunt lager teflon på ett guldunderlag, en stabil Casimir-jämvikt bildas så att en guldnanoplatta kan fångas i en jämviktsposition i etanol. (B) Kasimir-interaktionsenergi mellan guldnanoplattan och den teflonbelagda guldytan. Kasimirkraften som ges av derivatan av Casimir-energin med avseende på avståndet är frånstötande på korta avstånd och attraktiv på långa avstånd. (C) Tjocklek och ytprofil för guldnanoplattan längs den streckade linjen i den infällda AFM-bilden av guldplattan. Kreditera: Vetenskap (2019). DOI:10.1126/science.aax0916
Ett team av forskare från University of California i Berkeley och Lawrence Berkeley National Laboratory har hittat ett sätt att få Casimir -effekten att locka eller slå tillbaka beroende på storleken på klyftan mellan två objekt. I deras tidning publicerad i tidningen Vetenskap , gruppen beskriver sin teknik och möjliga tillämpningar.
Casimir-effekten, Första förslaget av Hendrik Casimir redan 1948, är fenomenet där två små ytor i närheten upplever en kraft som drar dem närmare varandra. Kvantfluktuationer inuti och utanför gapet trycker mot plattorna, men eftersom de som trycker utifrån är starkare, de skapar en attraktionskraft mellan de två plattorna. Casimir -effekten är mer än en nyfikenhet, eftersom det kan skapa problem i nanoteknologiska tillämpningar.
Bara två år efter att Casimir först föreslog effekten, andra i fältet började göra förutsägelser om sätt att motverka det – vilket gjorde det frånstötande snarare än attraktivt, till exempel, för vätskor och plattor av lägre brytningsmetaller. Sedan, år 2010, ett team vid MIT föreslog att det borde vara möjligt att motverka både attraktiva och frånstötande effekter för att skapa ett tillstånd av jämvikt mellan de två plattorna. I denna nya insats, forskarna rapporterar att de har gjort just det.
Arbetet innebar att belägga en guldplatta med teflon och suspendera en liten guldflinga i etanol precis ovanför den. De förklarar att eftersom teflon har ett lägre brytningsindex än etanol, det gör de två materialen frånstötande. Men samspelet mellan guldflingan och guldplattan var attraktiv, skapa en motkraft. Genom att placera alla komponenter på precis rätt avstånd från varandra, de kunde uppnå jämvikt. Systemet möjliggör också växling mellan jämviktstillståndet och antingen ett attraktivt eller frånstötande tillstånd genom att flytta ett eller flera av materialen.
Forskarna föreslår att deras teknik kan användas i nanomekaniska enheter eller till och med i datorer, där det kan användas för att minska stiction, vilket är en av de främsta orsakerna till datorkrascher.
© 2019 Science X Network
